一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，涉及图像处理算法领域，包括以下步骤：对进入FPGA的彩色图像信号进行灰度处理，使之转换为灰度图像信号；对灰度图像信号进行二值化处理，得到只呈现黑白效果的二值化图像；对二值化图像通过开操作进行去噪处理；对去噪之后的二值化图像进行扫描和计算，确定图像内的最大白色像素连通域，根据最大白色像素连通域的坐标数据和像素个数，得到该连通域的中心位置。用于判断多个不相连的物体所处位置，将图像中的多个亮块进行区分，识别出两个最大的亮块并计算面积最大亮块的图像中心；灰度处理后的转换，不需要占用大量资源；去噪处理解决了存储单独域增多，存储压力大，资源消耗严重的缺点。源消耗严重的缺点。源消耗严重的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法


[0001]本专利技术涉及图像处理算法领域，更具体地，涉及一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法。

技术介绍

[0002]由于当前各种运动控制实时性要求较高，运用FPGA高速的信号处理成为一个比较优秀的选择，运用FPGA对图像进行流水线操作可最快最高速的对图像信息进行处理，达到获取我们想要的图像信息。处理图像信息需要的LUT(查找表)资源很大，以至于我们需要使用更大，更为昂贵的FPGA进行处理，这样不利于产品的低成本化。
[0003]现有的技术中，中国专利技术专利公布了一种基于线阵CCD图像流的快速连通域检测FPGA实现方法，针对线阵CCD图像流提出一种适合FPGA并行实现的二值图像单次扫描连通域标记算法，基于FPGA并行处理硬件技术，以空间换时间的思路，结合流水线技术和乒乓操作方式设计一种基于线阵CCD图像流的快速连通域检测FPGA实现方法，提高二值图像连通域标记问题的处理效率，实现线阵CCD图像流的连通域实时检测；但是该专利在运用FPGA高速处理图像信号时，占用资源太多且消耗严重，存储压力大，不利于产品的低成本化。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有的FPGA处理图像需要占用大量资源，存储压力大的技术缺陷，提供了一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法。
[0005]为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：
[0006]一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，包括以下步骤：
[0007]对进入FPGA的彩色图像信号进行灰度处理，使之转换为灰度图像信号；
[0008]对灰度图像信号进行二值化处理，得到只呈现黑白效果的二值化图像；
[0009]对二值化图像通过开操作进行去噪处理；
[0010]对去噪之后的二值化图像进行扫描和计算，确定图像内的最大白色像素连通域，根据最大白色像素连通域的坐标数据和像素个数，得到该连通域的中心位置。
[0011]上述方案中，属于图像处理领域，用于判断多个不相连的物体所处位置，将图像中的多个亮块进行区分，识别出两个最大的亮块并计算面积最大亮块的图像中心；灰度处理后的转换，不需要占用大量资源；去噪处理解决了存储单独域增多，存储压力大，资源消耗严重的缺点。
[0012]优选的，在步骤S1中，所述进入FPGA的彩色图像为RGB565格式。
[0013]所述对进入FPGA的彩色图像信号进行灰度处理采用10位精度的移位方式，其具体转换公式为：
[0014]Gray＝(306*R+601*G+117*B)>>10
[0015]上述方案中，由于FPGA 不擅长使用除法以及浮点运算，处理除法以及浮点运算需要占用大量资源，如下：
[0016]Gray＝0.299*R+0.587*G+0.114*B；
[0017]Gray＝(299*R+587*G+114*B)
÷
1000；
[0018]Gray＝(306.176*R+601.088*G+116.736*B)
÷
(1024)；
[0019]Gray＝(306*R+601*G+116*B)
÷
(1024)。
[0020]因此，转灰度我们使用移位方式进行解决。
[0021]优选的，所述对灰度图像信号进行二值化处理，具体设定一个门限像素值，将灰度图像中所有大于门限像素值的像素设置为白色像素，所有小于门限像素值的像素设置为黑色像素。
[0022]优选的，所述开操作指去除二值化图像中存在零散的小连通域噪点，具体为：通过设定一个门限尺寸值，将小于门限尺寸值的小连通域视为噪点，再对二值化图像进行先腐蚀后膨胀的操作，直至噪点完成去除。
[0023]优选的，所述对去噪之后的二值化图像进行扫描和计算，确定图像内的最大白色像素连通域，具体包括：
[0024]创建算子，在扫描过程中通过算子确定二值化图像内每个白色像素连通域的每个像素的域标记值；
[0025]将域标记值相同的像素判定为处于同一白色像素连通域，将域标记值不同但相互邻接的像素判定为两个白色像素连通域相连，也处于同一白色像素连通域；
[0026]在扫描过程中，还对二值化图像内的每个白色像素连通域进行计算，得到每个白色像素连通域的累加像素坐标值以及像素个数，将像素个数最多的白色像素连通域判定为图像内的最大白色像素连通域。
[0027]优选的，所述创建算子，在扫描过程中通过算子确定二值化图像内每个白色像素连通域的每个像素的域标记值，具体包括：
[0028]创建2*2像素的算子，将四个像素分别标记为1_1、1_2、2_1、2_2，通过像素1_1、像素1_2、像素2_1的域标记值来确定像素2_2的域标记值，其中图像内黑色像素的域标记值默认为0，图像内白色像素的域标记值为正整数且从1开始由小到大开始赋值，分为以下情形：
[0029](1)若像素1_1、像素1_2、像素2_1均为黑色像素，则判定像素2_2为一个新连通域的开端，将像素2_2赋予一个新的域标记值；
[0030](2)若像素1_1、像素1_2、像素2_1中存在一种非0域标记值，则将像素2_2 也赋予与之相同的域标记值；
[0031](3)若像素1_1、像素1_2、像素2_1中存在两种非0域标记值，则将像素2_2 赋为二者之中较小的域标记值。
[0032]优选的，所述对二值化图像内的每个白色像素连通域进行计算，得到每个白色像素连通域的累加像素坐标值以及像素个数，包括：
[0033]在扫描过程中，若出现所述赋值情形(1)，则读取像素2_2的坐标值以及像素个数，存入一个新的寄存器中；
[0034]若出现所述赋值情形(2)，则读取非0域标记值像素与像素2_2的坐标值以及像素个数，将数据完成累加后存入像素2_2的域标记值对应的寄存器中；
[0035]若出现所述赋值情形(3)，则先读取非0域标记值像素的坐标值以及像素个数，存入不同域标记值各自对应的寄存器中，再将这些寄存器的数据与像素2_2 的坐标值以及像
素个数完成累加后存入像素2_2的域标记值对应的寄存器中，并清空其他寄存器中的数据；
[0036]其中，每一种域标记值仅有一个与之对应的寄存器，每个像素的数据只读取一次。
[0037]优选的，所述扫描过程具体为对二值化图像由上到下、由左到右的逐一像素进行扫描的过程。
[0038]优选的，所述根据最大白色像素连通域的坐标数据和像素个数，得到该连通域的中心位置，具体为：将得到的最大白色像素连通域的累加像素坐标值除以像素个数，即可得到中心位置的坐标。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]本专利技术提供的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，属于图像处理领域，用于判断多个不相连的物体所处位置，将图像中的多个亮块进行区分，识别出两个最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：对进入FPGA的彩色图像信号进行灰度处理，使之转换为灰度图像信号；对灰度图像信号进行二值化处理，得到只呈现黑白效果的二值化图像；对二值化图像通过开操作进行去噪处理；对去噪之后的二值化图像进行扫描和计算，确定图像内的最大白色像素连通域，根据最大白色像素连通域的坐标数据和像素个数，得到该连通域的中心位置。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，所述进入FPGA的彩色图像为RGB565格式。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，所述对进入FPGA的彩色图像信号进行灰度处理采用10位精度的移位方式，其具体转换公式为：Gray＝(306*R+601*G+117*B)>>10。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，所述对灰度图像信号进行二值化处理，具体设定一个门限像素值，将灰度图像中所有大于门限像素值的像素设置为白色像素，所有小于门限像素值的像素设置为黑色像素。5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，所述开操作指去除二值化图像中存在零散的小连通域噪点，具体为：通过设定一个门限尺寸值，将小于门限尺寸值的小连通域视为噪点，再对二值化图像进行先腐蚀后膨胀的操作，直至噪点完成去除。6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判断方法，其特征在于，所述对去噪之后的二值化图像进行扫描和计算，确定图像内的最大白色像素连通域，具体包括：创建算子，在扫描过程中通过算子确定二值化图像内每个白色像素连通域的每个像素的域标记值；将域标记值相同的像素判定为处于同一白色像素连通域，将域标记值不同但相互邻接的像素判定为两个白色像素连通域相连，也处于同一白色像素连通域；在扫描过程中，还对二值化图像内的每个白色像素连通域进行计算，得到每个白色像素连通域的累加像素坐标值以及像素个数，将像素个数最多的白色像素连通域判定为图像内的最大白色像素连通域。7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的最大连通域中心位置的判...

【专利技术属性】
技术研发人员：田强，庄所增，黄劲风，黄锡贤，
申请(专利权)人：广州南方卫星导航仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：